中国粉体网讯 近日，德国赢创工业集团宣布，将投资建设该公司在亚洲的首座气相氧化铝工厂，生产可用于电动汽车锂离子电池技术的特种化学品解决方案，即用于下一代锂离子电池超薄隔膜涂覆层的氧化铝产品。据中国粉体网小编了解，国内鲜有关于气相氧化铝这种材料的报道。
气相法是制备纳米粉体的重要方法之一，具有所得粉末纯度高､颗粒尺寸小､比表面积大､组分容易控制等优点｡通过该法制备的纳米氧化铝除具备上述特点外，还具有硬度高､耐热耐腐蚀､表面带正电性的优点，使其在诸多高新技术行业呈现广阔应用前景｡
气相法氧化铝的制备方法
气相法是通过电弧加热､激光蒸发､电子束加热等方式将原料转化为成气态物质，或直接利用气体，在反应设备中发生一系列物理变化和化学反应，并在加热和冷却过程中发生晶核生长及颗粒的长大，得到超细氧化铝粉体｡气相法可以通过控制反应气体及气体的稀薄程度有效解决制备粉体的团聚问题｡气相法包括喷雾热解法､化学气相沉积法(CVD)､等离子气相合成法､激光诱导气相沉积法､蒸发冷凝法等｡
化学气相沉积法
化学气相沉积法制备超细氧化铝粉体是将氯化铝固体在远高于临界点的温度下汽化，形成具有很高过饱和蒸汽压的氯化铝，然后与氢气和氧气混合，汽化的氯化铝与高温水蒸气反应，形成大量的氧化铝晶核，大量的晶核在高温区长大并聚集，形成氧化铝颗粒，然后随着气流从加热区转移到低温区，收集氧化铝粉末｡此工艺得到的氧化铝粉体分散性好､少团聚､粒径小､粒度分布窄，是目前气相法制备氧化铝超细粉体最成熟的生产技术｡
化学气相沉积生产工艺流程图
激光诱导气相沉积法
激光诱导气相沉积法是利用激光发射器发射的一定频率的激光提供能量，当激光照射在铝靶上，激光的高能量会使铝粉迅速汽化，随后发生物理变化和化学反应，形成氧化铝晶核，氧化铝晶核聚集长大形成氧化铝颗粒，收集得到纳米氧化铝粉体｡激光诱导气相沉积工艺中，激光具有很高的能量，可以在瞬间提供高额能量汽化所照射的铝靶，热量集中，加热区范围小｡因此激光诱导气相沉积法可以制备无粘结的氧化铝粉体，且粉体粒度分布均匀，可精确控制｡
等离子气相合成法
等离子气相合成法以直流脉冲等为能量源，生成等离子体气态，铝盐与空气中的氧气在等离子气氛下反应，生成氧化铝晶核，冷却后收集，得到氧化铝粉体｡等离子气相合成法中，反应温度､前驱物浓度和反应气体等反应条件都对氧化铝粉体的质量产生影响｡
喷雾热解技术
喷雾热解技术是基于超声波产生的微米大小的气溶胶滴及其在中温(400-800°C)下的分解制备超细氧化铝粉体的方法｡由于蒸发､沉淀､干燥和分解是在分散相中单步发生的，因此可以通过控制工艺参数(停留时间和分解温度)来控制重要的颗粒特性(尺寸､形态､化学成分等)｡氧化铝颗粒是在溶剂蒸发/干燥过程完成后，在液滴水平上连续发生溶质沉淀和分解，通过热诱导的核形成､碰撞和聚并过程产生的｡
喷雾热解法生产工艺示意图
气相氧化铝的性能
气相法氧化铝外观为蓬松的白色洁净粉末，原生颗粒直径在7~40nm之间，原生颗粒不是孤立存在，而是团聚成几百纳米大小的团聚颗粒，颗粒间堆密度低，容易在水体系里分散｡
图源：汇富纳米
气相法氧化铝的另外一个特点就是纯度高，由于使用的原材料完全出自化学反应，其产品最终纯度超过99.6%，重金属含量一般低于常规方法的检出极限，而且有多种方法改变气相氧化铝的表面和结构，例如通过控制合成工艺，可以将氧化铝的比表面积控制在50~150m2/g，以满足各种应用的要求。气相氧化铝很多方面和气相二氧化硅类似，但是在光特性，热特性，电特性等方面不同于气相二氧化硅。
气相氧化铝的主要技术指标
气相氧化铝的应用
节能照明领域
节能荧光灯照明是纳米气相氧化铝最主要的应用领域之一。节能灯中荧光粉吸收紫外线产生可见光而达到发光效果，但是紫外线同时也导致荧光粉容易脱落，光效降低等问题，气相氧化铝的聚集体颗粒粒径在0.1～0.2μm之间，可以作为粒度为6～10μm左右的荧光粉的填充细粉，而且纳米气相氧化铝表面带正电荷，荧光粉和玻璃均带有负电荷，因此气相氧化铝的加入可以明显增强荧光粉相互之间以及和灯管之间的粘结力，避免荧光粉的脱落。气相氧化铝可用作紧凑型荧光灯中荧光粉层的保护涂膜，还可和稀土荧光粉复合制成荧光灯管的发光材料，提高灯管寿命。
喷墨领域
气相氧化铝的水性分散体用于喷墨打印的微孔涂料中，具有低粘度、高固体负荷、低粒径的特性。微孔涂料能使印刷瞬间干燥，与干燥缓慢的聚合物可膨胀涂料相比有着显著的改进。气相氧化铝的高吸附能力提供了油墨的快速吸附，并且阳离子表面产生了良好的油墨附着性。气相氧化铝还提供了极好的光泽度、色域及涂料透明度。
粉末涂料领域
气相氧化铝在粉末涂料中也具有不可替代的作用。在用静电进行粉末涂料施工时，气相氧化铝能提高粉末的流动性，而且由于它带有正电荷，为粉末涂料提供优异的自由流动性能，减少储存期间的粘结，改进摩擦带电喷涂特性。在卷钢涂料中，可作为热和辐射的保护剂。另外，在高档粉末涂料中添加气相氧化铝，能够使耐擦洗次数由原来的5000次提高到1万次。
催化领域
在化学催化方面，气相氧化铝粒径小，表面所占的体积分数大，表面原子配位不全等导致表面活性位置增加，而且随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凸凹不平的原子台阶，增加了化学反应的接触面，可用作尾气净化、催化燃烧、石油炼制、加氢脱酸、高分子合成等理想的催化剂或催化剂载体。
微电子、电子和信息领域
气相氧化铝由于具有巨大的表面和界面，对外界湿度变化敏感，而且稳定性高，是理想的湿敏传感器和湿电温度计材料。同时，它还具有良好的电绝缘性、化学耐久性、耐热性、抗辐射能力强、介电常数高、表面平整均匀，可用作半导体材料和大规模集成电路的衬底材料。
陶瓷领域
在陶瓷领域，添加气相氧化铝可以改善陶瓷材料的多种性质。例如：添加到粗晶粉体中，可以提高氧化铝的致密度和耐冷热疲劳性能。英国将其与二氧化锆混合，烧结温度降低100℃，在常规85瓷、95瓷中添加纳米Al2O3，强度和韧性均提高50%以上。在微米Al2O3粉体中加人40%的纳米γ－Al2O3，素坯相对密度达80%，烧结后接近于完全致密，而且烧结温度也有所降低。在其它陶瓷基体中，加入少量的亚微米或纳米Al2O3材料后，力学性能可成倍提高，其中以SiC/Al2O3纳米复合材料最为显著，抗弯强度从300～400 MPa提高到1 GPa，经热处理可达1.5 GPa，断裂韧性也提高了40%以上。
保温隔热领域
气相氧化铝基轻质隔热材料是指以气相氧化铝为主要原料，通过在材料成型或高温烧结过程中，使其内部形成大量彼此连通或闭合的孔洞，由于其有较高气孔率因而具有较低的导热系数，再加上气相氧化铝固有的耐高温，抗腐蚀，较高的化学稳定性等特点，因而在保温隔热领域中有着广泛的应用前景。
锂离子电池领域
本文开头提到的德国赢创生产气相氧化铝用于锂离子电池隔膜中，这类应用的报道非常少见，因为能够大规模生产气相氧化铝的企业很少。据汇富纳米官网介绍，气相氧化铝可应用于锂电池隔膜材料，提高耐高温性和安全性；也可用于锂电池阳极，提高导电性和可逆放电电容；用于负极包覆，提高耐温和安全性。
参考来源：
刘建卉：高纯超细氧化铝粉体的制备及烧结活性研究
吴春蕾，等：气相氧化铝制备及在节能灯中应用
张蒙：溶胶凝胶法制备α-Al2O3粉体的研究
汇富纳米官网
（中国粉体网编辑整理/平安）
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